基于DAB信号的城市交通车辆定位系统方案研究

论文摘要

发展智能交通系统是从根本上解决城市交通问题的有效途径,车辆定位技术是智能交通的核心技术之一。目前已经发展了若干定位技术,如航位推算、信标定位、全球定位系统等。这些技术可实现车辆的动态定位,如全球定位系统,已经在一些车辆如警车、运钞车、出租车上使用。但城市车辆主要运行在车辆密度大、周围建筑物密集的路网中,采用这些传统的定位系统存在一些诸如系统复杂、基础设备投入大、建设周期长,运营费用高,定位稳定性不可靠、容易被高架构造物、高大建筑物遮蔽等弱点。随着国家数字音频广播标准的出台,DAB作为一种全新的信息传输技术已开始走入人们生活。DAB信号内含定位所需基站识别码(ID)、起始发射时间,除此之外,其频谱利用率高、抗多径和衰落强、移动接收效果好、系统发射站无需像采用卫星定位那样进行频繁更新,使得利用DAB信号进行车辆动态定位成为可能。论文提出利用势将普及建设的地面数字广播系统基础设施,建构一种基于数字广播信号的城市范围车辆动态定位系统,即通过接收若干个空间坐标已知的数字广播地面发射机的信号,确定车辆的空间三维位置。论文分析了目前存在的各种车辆定位技术的原理和系统结构,论证了使用DAB信号定位系统的可行性,根据现代定位技术的基本原理和方法,推导了基于DAB信号伪距测量的数学模型和定位模型,提出利用无线电定位技术中历元异步测距原理和DAB符号定时同步技术对车辆进行定位；根据车辆动态定位的技术要求,设计了DAB车辆定位系统体系结构和功能模块,开发了定位接收机中定位模块的定位流程并采用扩展卡尔曼滤波算法进行定位解算。在此基础上,采用Matlab软件对系统进行了仿真,表明作者建构的DAB定位系统和定位方案可行,仿真误差在3米左右,能够达到车辆动态定位要求。论文分析了该系统可能产生误差的来源,并提出了一些解决思路。这种新型车辆定位系统具有市区定位概率高、成本低、容易实现等特点,既增加了一种车辆定位方式的选择,又弥补了其它定位方式的不足。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 主要研究内容
• 2 车载定位系统
• 2.1 车辆定位的实现技术
• 2.1.1 无线电定位
• 2.1.2 航位推算定位
• 2.1.3 地图匹配定位
• 2.2 GPS车辆定位系统
• 2.2.1 GPS综述
• 2.2.2 GPS定位基本原理
• 2.2.3 定位过程
• 2.3 定位系统和定位技术的选择
• 2.3.1 定位系统分类
• 2.3.2 车辆定位技术选择
• 2.4 本章小结
• 3 DAB信号定位原理
• 3.1 DAB系统关键技术
• 3.1.1 编码和传输复用
• 3.1.2 OFDM调制技术
• 3.1.3 单频网
• 3.1.4 移动接收制式
• 3.2 DAB系统结构
• 3.2.1 DAB发射系统
• 3.2.2 DAB信号描述
• 3.2.3 DAB接收系统
• 3.3 DAB信号定位原理
• 3.3.1 测距原理
• 3.3.2 伪距数学模型
• 3.3.3 DAB信号定位模型建立
• 3.3.4 DAB定位与GPS、A-GPS定位比较
• 3.4 本章小结
• 4 定位系统方案实现
• 4.1 DAB定位系统总体结构
• 4.2 DAB定位接收系统软件设计
• 4.3 软件定位模块工作流程
• 4.4 定位计算
• 4.4.1 坐标变换
• 4.4.2 问题描述
• 4.4.3 组合Kalman滤波
• 4.5 DAB定位仿真
• 4.6 DAB定位误差来源分析
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢